SKRIPSI PENGARUH KETIDAKSEIMBANGAN BEBAN TERHADAP ARUS NETRAL DAN LOSSES PADA TRAFO DISTRIBUSI PROYEK RUSUNAMI GADING ICON
Diajukan guna melengkapi sebagian syarat dalam melengkapi gelar Sarjana Strata Satu (S1)
Disusun Oleh : Nama NIM Program Studi
: Ali Mas’adi : 41407120087 : Teknik Elektro
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK INDUSTRI UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA 2011
PERNYATAAN
Yang bertanda tangan di bawah ini, Nama
: Ali Mas’adi
N.I.M
: 41407120087
Jurusan
: Teknik Elektro
Fakultas
: Teknik Industri
Judul Skripsi : Pengaruh Ketidakseimbangan Beban Terhadap Arus Netral dan Losses Pada Trafo Distribusi Proyek Rusunami Gading Icon Dengan ini menyatkan bahwa hasil penulisan skripsi yang telah saya buat ini merupakan hasil karya sendiri dan benar keasliyannya. Apabila ternyata di kemudian hari penulisan skripsi ini merupakan hasil plagiat atau penjiplakan terhadap karya orang lain, maka saya bersedia mempertanggungjawabkan sekaligus bersedia menerima sanksi berdasarkan aturan tata tertib Universitas Mercu Buana. Demikian pernyataan ini saya buat dalam keadaan sadar dan tidak dipaksakan.
Penulis,
[
ii
]
iii
MOTTO DAN PERSEMBAHAN MOTTO : “Berbuatlah sesuatu yang hebat dan bermanfaat untuk sesama karena mereka hanya sementara melihat kamu di dunia”
“Dan janganlah kamu berbuat kerusakan dimuku bumi ini, sesudah (Allah) memperbaikinya dan berdoalah kepada-Nya dengan rasa takut (tidak akan diterima dan harapan (akan dikabulkan). Sesungguhnya Rahmat Allah dekat dengan orang-orang yang berbuat baik (Qs Al A’raf : 56)”
“Cintailah pengetahuan, maka kesuksesan akan menghampiri kamu (3Idiots films)”
PERSEMBAHAN Skripsi ini adalah bagian dari pengabdianku untuk bangsa Indonesia. Sekaligus sebagai ungkapan terima kasihku kepada : Bapak Ibuku yang memberikan energi semangat dan motivasi hidupku Kakak adikku yang selalu memberikan inspirasi untukku Dek Oliphe, terimakasih atas kasihnya Teman-teman SETRUM 2008 Teman-teman Seperjuangan Japos Mas Supri
iv
KATA PENGANTAR Assalaamu’alaykum... Puji syukur dan pujian tertinggi hanya untuk Allah ‘Azza Wajalla yang telah melimpahkan rahmat
dan hidayah kepada alam semesta. Sholawat serta
salam senantiasa selalu penulis ucapakan kepada suri toladan alam, Nabi Muhammad SAW yang telah menyempurnakan kemuliaan akhlak dan melepaskan manusia dari segala bentuk kebodohan ummat manusia. Alhamdulillah, penulis telah menyelesaikan penulisan Skripsi yang berjudul “Pengaruh Ketidakseimbangan Beban Terhadap Arus Netral dan Losses Pada Trafo Distribusi Proyek Rusunami Gading Icon”. Dalam penyusunan Skripsi ini, penulis banyak mendapatkan bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Secara khusus, penulis mengucapakan terimakasih kepada Bapak Ir.Badaruddin, MT yang telah membimbing penulis dalam penulisan Skripsi ini. Selanjutnya penulis juga mengucapkan terima kasih kepada: 1.
Ketua Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Industri Universitas Mercu Buana, Bapak Ir.Yudhi Gunardi, MT ;
2.
Seluruh Staf dan karyawan di lingkungan Fakultas Teknik Industri Universitas Mercu Buana yang telah memabantu ;
3.
Mas Supriyono, ST selaku sohib penulis yang telah sangat banyak memberikan ilmu dan pengetahuannya ;
4.
Khalim Al Mahrus, yang senantiasa membantu dalam hal penulisan ;
5.
Mas Andhi dan Mas Noto, terimakasih atas kebersamaannya ;
6.
Semua pihak yang sangat membantu yang tidak penulis sebut satu persatu.
Penulis
berharap
semoga
karya
sederhana
ini
dengan
segala
kekurangannya dapat bermanfaat untuk kita semua. Jakarta, 22 Oktober 2010 Penulis Ali Mas’adi v
DAFTAR ISI Halaman Judul..................................................................................................
i
Halaman Pernyataan.........................................................................................
ii
Halaman Pengesahan .......................................................................................
iii
Abstrak .............................................................................................................
iv
Motto dan Persembahan ...................................................................................
v
Kata Pengantar .................................................................................................
vi
Daftar Isi ..........................................................................................................
vii
Daftar Gambar ..................................................................................................
x
Daftar Tabel .....................................................................................................
xii
BAB I
BAB II
PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang .......................................................................
1
1.2 Rumusan Masalah ..................................................................
2
1.3 Batasan Masalah ....................................................................
3
1.4 Tujuan Penelitian ...................................................................
4
1.5 Metode Penelitian ..................................................................
4
1.6 Sistematika Penulisan ............................................................
5
LANDASAN TEORI 2.1 Umum.....................................................................................
5
2.2 Kontruksi Transformator........................................................
8
2.3 Prinsip Kerja Transformator ..................................................
10
2.3.1 Keadaan Transformator Tanpa Beban........................
12
2.3.2 Keadaan Transformator Berbeban..............................
14
2.4 Rangkaian Ekivalen Transformator .......................................
15
2.4.1 Pengukuran Beban Nol...............................................
17
2.4.2 Pengukuran Hubung Singkat ......................................
19
2.5 Diagram Vektor Transformator.............................................
20
2.5.1 Hubungan Tanpa Beban .............................................
20
vi
2.5.2 Transformator Berbeban ............................................
22
2.5.2.1 Beban Tahanan Murni ..................................
22
2.5.2.2 Beban Induktif ..............................................
24
2.5.2.3 Beban Kapasitif ............................................
24
2.5.2.4 2.6 Rugi-rugi dan Efisiensi ..........................................................
25
2.6.1 Rugi Tembaga ............................................................
26
2.6.2 Rugi Besi ....................................................................
26
2.6.3 Efisiensi ......................................................................
27
2.7 Transformator Tiga Phasa ......................................................
27
2.7.1 Umum .........................................................................
27
2.7.2 Kontruksi Transformator Tiga Phasa .........................
28
2.7.3 Hubungan Tiga Phasa dalam Transformator ..............
29
2.7.4 Jenis-jenis Hubungan Belitan Transformator Tiga Phasa 32 2.7.5 Vektor Group.............................................................. BAB III
36
KETIDAKSEIMBANGAN BEBAN 3.1 Sistem Distribusi ....................................................................
39
3.2 Sistem Tiga Phasa ..................................................................
42
2.3.1 Sistem Y dan Delta........................................................
43
3.3 Ketidakseimbangan Beban .....................................................
45
3.3.1 Pengertian Tentang Beban Tidak Seimbang .................
45
3.4 Arus Netral .............................................................................
47
3.4.1 Arus Netral Karena Beban Tidak Seimbang ................
47
3.4.2 Penyaluran dan Susut Daya pada Keadaan Arus Seimbang ......................................................................................
48
3.4.3 Penyaluran dan Susut Daya pada Keadaan Arus Tidak Seimbang ......................................................................
50
3.4.4 Faktor Daya ..................................................................
52
3.5 Losses Pada Jaringan Distribusi .............................................
52
3.5.1 Losses Pada Penghantar Phasa .....................................
53
vii
3.5.2 Losses Akibat Adanya Arus Netral Pada Penghantar Netral ......................................................................................
53
3.5.3 Losses Akibat Arus Netral yang Mengalir ke Tanah ...
54
3.5.4 Losses Pada Sambungan Tidak Baik ............................
54
3.6 Persamaan-persamaan yang Digunakan dalam Perhitungan..
55
3.6.1 Perhitungan Arus Beban Penuh dan Arus Hubung Singkat ......................................................................................
55
3.6.2 Perhitungan Ketidakseimbangan Beban .......................
56
3.6.3 Perhitungan Losses (rugi-rugi) Akibat Adanya Arus Netral
BAB IV
pada Penghantar Netral .................................................
57
3.6.4 Losses Akibat Arus Netral yang Mengalir ke Tanah ...
58
ANALISA TERHADAP
PENGARUH
KETIDAKSEIMBANGAN
ARUS
DAN
NETRAL
LOSSES
BEBAN PADA
TRANSFORMATOR DISTRIBUSI 4.1 Umum.....................................................................................
59
4.2 Data Teknis Trafo ..................................................................
60
4.3 Analisa Pembebanan Trafo .....................................................
62
4.3.1 Menentukan Fuse Cut Out, NH Fuse dan Arus Hubung Singkat ..........................................................................
62
4.3.2 Menentukan Persentase Pembebanan ...........................
63
4.3.3 Analisa Ketidakseimbangan Beban Pada Trafo ............
65
4.3.4 Analisa Losses Akibat Adanya Arus Netral Pada Penghantar Netral Trafo ..................................................................
68
4.3.5 Analisa Losses Akibat Arus Netral yang Mengalir ke Tanah
BAB V
......................................................................................
68
5.1 Kesimpulan................................................................................
72
5.2 Saran ......................................................................................
73
PENUTUP
DAFTAR PUSTAKA
viii
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1
Kontruksi transformator tipe inti (core form)
Gambar 2.2
Konstruksi lempengan logam inti transformator bentuk U dan L 9
Gambar 2.3
Konstruksi transformator tipe cangkang (shell form)
Gambar 2.4
Konstruksi lempengan logam inti transformator bentuk E,I atauF 10
Gambar 2.5
Transformator dalam keadaan tanpa beban
12
Gambar 2.6
Transformator dalam keadaan berbeban
14
Gambar 2.7
Rangkaian ekivalen sebuah transformator
15
Gambar 2.8
Penyederhanaan rangkaian ekivalen transformator
16
Gambar 2.9
Parameter sekunder pada rangkaian primer
16
Gambar 2.10
Hasil akhir penyederhanaan rangkaian ekivalen transformator
17
Gambar 2.11
Rangkaiaan pengukuran beban nol
18
Gambar 2.12
Rangkaian ekivalen pengukuran beban nol
19
Gambar 2.13
Pengukuran hubung singkat
19
Gambar 2.14
Rangkaian ekivalen pengukuran hubung singkat
20
Gambar 2.15
Diagram vektor Transformator ideal tanpa beban
21
Gambar 2.16
Diagram vektor Transformator ideal tanpa beban
22
Gambar 2.17
Transformator berbeban Tahanan Murni
23
Gambar 2.18
Vektor diagram Transformator berbeban Tahanan Murni
23
Gambar 2.19
Vektor diagram Transformator berbeban Induktif
24
Gambar 2.20
Vektor diagram Transformator berbeban Kapasitif
25
Gambar 2.21
Blok Diagram Rugi-rugi pada Transformator
25
Gambar 2.22
Transformator Tiga Phase Tipe Inti
28
Gambar 2.23
Transformator Tiga Phase Tipe Cangkang
29
Gambar 2.24
Hubungan Wye (Y)
30
Gambar 2.25
Hubungan Delta (∆)
31
Gambar 2.26
Transformator Hubungan Y – Y
32
Gambar 2.27
Transformator Hubungan Y – ∆
33
ix
9
10
Gambar 2.28
Transformator Hubungan ∆ - Y
34
Gambar 2.29
Transformator Hubungan ∆ - ∆
35
Gambar 2.30
Bilangan jam
36
Gambar 2.31
Vektor Group Dyn5
37
Gambar 2.32
Vektor Group Yzn5
38
Gambar 3.1
Sistem Tenaga Listrik
41
Gambar 3.2
Bentuk Gelombang Pada Sistem Tiga Phasa
43
Gambar 3.3
Sistem Y dan Sistem Delta
44
Gambar 3.4
Vektor Diagram Arus Keadaan Seimbang
45
Gambar 3.5
Vektor Diagram Arus Keadaan Tidak Seimbang
46
Gambar 3.6
Diagram Fasor Tegangan Saluran Daya Model Fasa Tunggal
49
Gambar 3.7
Segitiga Daya
52
Gambar 3.8
Sambunagan Kabel
55
Gambar 4.1
Skema Aliran Arus di Sisi Sekunder Trafo pada Siang Hari
61
Gambar 4.2
Skema Aliran Arus di Sisi Sekunder Trafo pada Malam Hari
62
x
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 4.1
Trafo Distribusi 200 kVA Rusunami Gading Icon
60
Tabel 4.2
Hasil Pengukuran Trafo Distribusi 200 kVA
61
Tabel 4.3
Losses pada Trafi Distribusi 200 kVA
71
xi
